注入头组件、注入头系统及连续油管作业机的制作方法

1.本发明涉及连续油管作业技术领域，尤其涉及一种注入头组件、注入头系统及连续油管作业机。


背景技术：

2.连续油管作业设备，其具有的通用性、灵活性和稳定性等特性，使得连续油管作业设备近年来备受关注。注入头组件是连续油管设备的核心部件，注入头的主要功能是夹持油管并克服井下压力对油管柱的上顶力和摩擦力，把连续油管下入井内或夹持不动或从井内提出，控制油管注入和提出的速度。现有的注入头组件包括由可正反转动的液压马达提供动力，链条驱动，带动夹持块夹持连续油管上下移动。由两组胀紧液压缸推动浮动夹块达到链条张紧的目的；夹紧液压缸推动夹紧浮动夹块，夹紧装在链条上的油管夹块夹紧油管，通过链条带动夹块实现油管起下动作。
3.目前连续油管注入头根据其本身的提升力分为200k、140k、100k、80k等型号。依照对目前国内注入头型谱进行统计分析，形成以下结论：主要为140k和100k注入头，且140k、100k较多。国内外虽然有140k以上注入头的研发，但是实际应用较少，大规格注入头主要受注入头外形尺寸的影响，对运输尺寸及主机能力配置影响很大。因此，一部分超深井，特别7000m以上，现有注入头存在不能满足提升力要求的问题，只能根据井场的需求进行更换整机设备，操作麻烦，且经济性差。因此，如何对注入头的提升能力进行提升扩容是目前亟待解决的问题之一。


技术实现要素：

4.本发明提供一种注入头组件、注入头系统及连续油管作业机，用以解决现有技术中连续油管作业设备中注入头存在的不能满足提升力要求，只能进行整机更换，导致操作麻烦，经济性差的缺陷；本发明通过串联多个注入头，实现对注入头进行扩容，提高了注入头的提升力范围。
5.本发明提供一种注入头组件，包括：
6.多个注入头，多个注入头串联连接；
7.多个指重指轻传感器，多个所述指重指轻传感器一一对应设置于所述注入头上，用于监测所述注入头的指重指轻；
8.控制器，所述控制器分别与多个所述指重指轻传感器信号连接，用于接收多个所述注入头的指重指轻，并基于多个所述注入头的指重指轻的比较结果对应调节多个所述注入头的驱动力、夹紧力以及链条的张紧力其中的至少一项。
9.根据本发明提供的一种注入头组件，多个所述注入头包括：
10.第一注入头；
11.第二注入头，所述第二注入头与所述第一注入头串联连接；
12.多个所述指重指轻传感器包括：
13.第一指重指轻传感器，所述第一指重指轻传感器设于所述第一注入头上，用于监测所述第一注入头的指重指轻；
14.第二指重指轻传感器，所述第二指重指轻传感器设于所述第二注入头上，用于监测所述第二注入头的指重指轻；其中，
15.所述第一指重指轻传感器和所述第二指重指轻传感器分别与所述控制器信号连接。
16.根据本发明提供的一种注入头组件，还包括：固定装置，所述固定装置的一端固定在其中一个所述注入头的一端，所述固定装置的另一端适于与相邻的所述注入头的一端固定连接。
17.根据本发明提供的一种注入头组件，还包括：连接器，所述连接器设于相邻两个所述注入头之间，所述连接器形成有通孔，所述通孔适于连续油管穿过。
18.根据本发明提供的一种注入头组件，还包括：限位套管，所述连接器通过所述限位套管与所述注入头连接，所述限位套管形成有限位孔，所述限位孔适于所述连接器插入连接。
19.根据本发明提供的一种注入头组件，所述连接器包括：
20.第一安装座；
21.第一套筒，所述第一套筒固定于所述安装座上，所述第一套筒适于插入临近的所述注入头的一端；
22.第二套筒，所述第二套筒固定于所述安装座上，且位于与所述第一套筒相反的一侧，所述第二套筒适于插入临近的所述注入头的一端。
23.根据本发明提供的一种注入头组件，所述限位套管包括：
24.第二安装座，所述第二安装座适于与所述第一安装座卡接；
25.第三套筒，所述第三套筒固定于所述第二安装座上，所述第二套筒适于插入所述第三套筒，并插入临近的所述注入头的一端。
26.根据本发明提供的一种注入头组件，还包括：连接法兰，所述连接器通过所述连接法兰与临近的所述注入头连接。
27.本发明还提供一种注入头系统，包括：
28.本发明实施例中的注入头组件；
29.驱动力平衡子系统，所述驱动力平衡子系统与所述控制器电控连接，用于调节相应所述注入头的驱动力；
30.夹紧力平衡子系统，所述夹紧力平衡子系统与所述控制器电控连接，用于调节相应所述注入头对连续油管的夹紧力；
31.张紧力平衡子系统，所述张紧力平衡子系统与所述控制器电控连接，用于调节相应所述注入头的链条张紧力。
32.本发明还提供一种连续油管作业机，包括：本发明实施例中的注入头组件或注入头系统。
33.本发明提供的一种注入头组件，将多个注入头串联，通过对注入头的扩容，提高了注入头的提升力范围；利用指重指轻传感器对注入头的指重指轻就行监测，控制器通过对指重指轻数据的对比比较对不同注入头的驱动力、夹紧力和链条张紧力三项指标中至少一
项进行调节，对注入头的三项指标中的至少一项实现闭环反馈，对多个注入头的同步控制和载荷自动分配控制，提高了设备的安全性能。
34.进一步地，本发明提供的一种注入头系统，通过控制器对驱动力平衡子系统、夹紧力平衡子系统和张紧力平衡子系统均进行控制，对驱动力平衡子系统形成闭环反馈，实现两个注入头的指重指轻的最终平衡；对夹紧力平衡子系统形成闭环反馈，实现各个注入头夹紧压力的最终平衡；对张紧力平衡子系统形成闭环反馈，实现各个注入头链条张紧压力的最终平衡。
35.更进一步地，本发明还提供一种连续油管作业机，其包括了本发明实施例中的注入头组件或注入头系统，因此，具有如上同样的优势。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.图1是本发明提供的注入头组件的立体结构示意图；
38.图2是本发明提供的注入头组件的主视图；
39.图3是本发明提供的注入头组件的左视图；
40.图4是本发明提供的连接器的结构示意图；
41.图5是本发明提供的限位套管的结构示意图；
42.图6是本发明提供的注入头系统的模块示意图；
43.附图标记：
44.1：第一注入头；2：螺栓；3：连接法兰；4：连接器；5：限位套管；6：第二注入头；7：防喷盒；8：第一指重指轻传感器；9：第二指重指轻传感器；10：液压马达；11：链条；
45.41：第一安装座；42：第一套筒；43：第二套筒；
46.51：第二安装座；52：第三套筒；
47.100：控制器；200：驱动力平衡子系统；300：夹紧力平衡子系统；400：张紧力平衡子系统。
具体实施方式
48.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
49.下面结合图1至图5描述本发明的一种注入头组件。该注入头组件包括：多个注入头、多个指重指轻传感器和控制器100。
50.其中，多个注入头串联连接；多个指重指轻传感器一一对应设置于注入头上，用于监测注入头的指重指轻；控制器100分别与多个指重指轻传感器信号连接，用于接收多个注入头的指重指轻，并基于多个注入头的指重指轻的比较结果对应调节多个注入头的驱动
力、夹紧力以及链条11的张紧力其中的至少一项。
51.具体来说，多个注入头串联连接，是在现有技术中单独的注入头的基础上，串联增加至少一个注入头，串联的注入头与原有的注入头规格可以相同，也可以不同。串联的每个注入头均具有独立的驱动装置、链条11、夹块和油缸等，可以理解的是，驱动装置一般采用液压马达10，其为注入头的移动提供动力，通过链条11带动移动，夹块在油缸的带动下，夹紧连续油缸，从而固定连续油管或带动连续油管上升或下降。
52.每个注入头对应设置一个指重指轻传感器，其用于监测对应注入头的指重指轻数据，将数据传输给控制器100，控制器100接收到多个注入头的指重指轻数据，通过对指重指轻数据的对比比较对不同注入头的驱动力、夹紧力和链条11张紧力三项指标中至少一项进行调节，对注入头的三项指标中的至少一项实现闭环反馈。以指重指标为例，若a注入头与b注入头的设计或者理论指重规格分别为：45t和22.5t，而监测到的实际指重分别为：80t和30t，则可以相应调节注入头的驱动力，使得a注入头与b注入头的实际指重比例保持为2:1，使得二者注入头指重平衡。
53.通过本实施例对连续油管进行作业，至少存在以下有益效果：
54.1、通过设置多个注入头把连续油管下入井内或夹持不动或从井内提出，以解决现有技术中仅采用一个注入头，导致提升力不满足要求，整机更换操纵麻烦。通过对注入头的扩容，也即设置多个注入头，提出了一个新式注入头的扩容概念，相比传统的注入头结构形式，提高了注入头的提升力范围；
55.2、通过指重指轻传感器对注入头的指重指轻数据进行监测，并由控制器100进行指重指轻数据，对对应注入头的驱动力、夹紧力以及链条11的张紧力其中的至少一项指标形成闭环反馈，实现多个注入头的同步控制和载荷自动分配控制，提高了设备的安全性能。
56.本发明提供的一种注入头组件，将多个注入头串联，通过对注入头的扩容，提高了注入头的提升力范围；利用指重指轻传感器对注入头的指重指轻就行监测，控制器100通过对指重指轻数据的对比比较对不同注入头的驱动力、夹紧力和链条11张紧力三项指标中至少一项进行调节，对注入头的三项指标中的至少一项实现闭环反馈，对多个注入头的同步控制和载荷自动分配控制，提高了设备的安全性能。
57.在本发明的其中一个实施例中，多个注入头包括：第一注入头1和第二注入头6；多个指重指轻传感器包括：第一指重指轻传感器8和第二指重指轻传感器9。其中，第二注入头6与第一注入头1串联连接。第一指重指轻传感器8设于第一注入头1上，用于监测第一注入头1的指重指轻；第二指重指轻传感器9设于第二注入头6上，用于监测第二注入头6的指重指轻。第一指重指轻传感器8和第二指重指轻传感器9分别与控制器100信号连接。在本实施例中，以两个注入头串联的方式进行具体说明，则指重指轻传感器也对应设置两个，如图1至3所示，第一注入头1和第二注入头6由上至下串联固定，通过第一指重指轻传感器8监测第一注入头1的指重指轻，通过第二指重指轻传感器9监测第二注入头6的指重指轻，第一指重指轻传感器8和第二指重指轻传感器9分别与控制器100信号连接，将监测得到的指重指轻数据传输给控制器100。在本实施例中，第一注入头1可采用标准型注入头，第二注入头6可采用扩容注入头。应当理解的是，注入头也可以采用两个以上串联的方式，指重指轻传感器与注入头的设置数量一致，并一一对应设置，分别监测对应注入头的指重指轻，本发明实施例不局限于注入头和指重指轻传感器的设置个数，但应保证注入头和指重指轻传感器的
数量一致。
58.在本发明的其中一个实施例中，该注入头组件还包括：固定装置，固定装置的一端固定在其中一个注入头的一端，固定装置的另一端适于与相邻的注入头的一端固定连接。在本实施例中，相邻的两个注入头之间通过固定装置进行固定连接，注入头串联形成整体。如图1所示，固定装置采用了螺栓2和螺母的形式，可以理解的是，固定装置也可以采用锁销代替螺栓2和螺母。
59.在本发明的其中一个实施例中，该注入头组件还包括：连接器4，连接器4设于相邻两个注入头之间，连接器4形成有通孔，通孔适于连续油管穿过。在本实施例中，在相邻两个注入头之间设置连接器4，连接器4至少形成有用于连续油管穿过的通孔，连接器4的主要作用是当连续油管穿过串联的注入头时，对其产生保护，避免在下注过程中造成的连续油管弯折和屈曲，进而造成连续油管损坏。
60.在本发明的其中一个实施例中，如图4所示，连接器4包括：第一安装座41、第一套筒42和第二套筒43。其中，第一套筒42固定于安装座上，第一套筒42适于插入临近的注入头的一端；第二套筒43固定于安装座上，且位于与第一套筒42相反的一侧，第二套筒43适于插入临近的注入头的一端。在本实施例中，连接器4由第一安装座41、第一套筒42和第二套筒43三部分组成，其中，第一套筒42和第二套筒43分别与第一安装座41形成一体结构，并分别位于第一安装座41的上表面和下表面，第一套筒42插入到与其相邻的上端的注入头中，第二套筒43插入到与其相邻的下端的注入头中，从而将连接器4安装到相邻两个注入头之间。可以理解的是，连接器4中形成的通孔为贯穿第一套筒42、第一安装座41和第二套筒43，连续油管能够依次由第一注入头1、第一套筒42、第二套筒43和第二注入头6穿过。
61.在本发明的其中一个实施例中，该注入头组件还包括：限位套管5，连接器4通过限位套管5与注入头连接，限位套管5形成有限位孔，限位孔适于连接器4插入连接。在本实施例中，限位套管5的作用主要是对注入头进行限位，保证上、下注入头对中。具体来说，是将连接器4的第二套筒43插入到限位套管5的限位孔中，再将限位套管5插入到注入头中，实现相邻两个注入头对中。
62.在本发明的其中一个实施例中，如图5所示，限位套管5包括：第二安装座51和第三套筒52。其中，第二安装座51适于与第一安装座41卡接；第三套筒52固定于第二安装座51上，第二套筒43适于插入第三套筒52，并插入临近的注入头的一端。可以理解的是，限位套管5上的限位孔为贯穿第二安装座51和第三套筒52，当第二套筒43插入到第三套筒52中后，第一安装座41相应与第二安装座51抵接。具体来说，第三套筒52与第二安装座51为一体结构，第三套筒52固定在第二安装座51的下表面，第三套筒52能够相应插入到与其相邻的下端的注入头中，从而通过连接器4实现与其上方的注入头对中。
63.在本发明的其中一个实施例中，该注入头组件还包括：连接法兰3，连接器4通过连接法兰3与临近的注入头连接。在本实施例中，连接器4是通过连接法兰3固定在相邻两个注入头之间的，连接法兰3形成有安装孔，其通过紧固件固定在相邻两个注入头之间，连接器4固定在连接法兰3上，以使固定在两个注入头之间。
64.在本发明的其中一个实施例中，该注入头组件还包括：防喷盒7。以串联的第一注入头1和第二注入头6为例，防喷盒7设置在第二注入头6的底部。
65.如图6所示，本发明还提供一种注入头系统。该注入头系统包括：如本发明上述实
施例中的注入头组件、驱动力平衡子系统200、夹紧力平衡子系统300和张紧力平衡子系统400。
66.其中，驱动力平衡子系统200与控制器100电控连接，用于调节相应注入头的驱动力；夹紧力平衡子系统300与控制器100电控连接，用于调节相应注入头对连续油管的夹紧力；张紧力平衡子系统400与控制器100电控连接，用于调节相应注入头的链条11张紧力。
67.具体来说，若注入头采用液压马达10的驱动方式，则驱动力平衡子系统200是通过调节输入到注入头中的液压油的压力和流量，从而调节多个注入头的驱动力平衡，保证多个注入头的链条11运行的同步性一致，实现多个注入头的指重指轻的初步平衡。
68.通过指重指轻传感器对注入头的指重指轻数据的监测，利用控制器100控制驱动力平衡子系统200、夹紧力平衡子系统300和张紧力平衡子系统400中的至少一者以对注入头的驱动力、夹紧力和链条11张紧力中的至少一项进行调节，使得注入头的指重指轻平衡。优选地，在本实施例中，控制器100通过对不同注入头的指重指轻数据对比，分别对驱动力平衡子系统200、夹紧力平衡子系统300和张紧力平衡子系统400均进行控制，对驱动力平衡子系统200形成闭环反馈，实现两个注入头的指重指轻的最终平衡，对夹紧力平衡子系统300形成闭环反馈，实现各个注入头夹紧压力的最终平衡，对张紧力平衡子系统400形成闭环反馈，实现各个注入头链条11张紧压力的最终平衡。
69.可以理解的是，上述的驱动力平衡子系统200、夹紧力平衡子系统300和张紧力平衡子系统400均为电控系统，驱动力平衡子系统200可以通过电磁阀控制液压马达10的液压流量，夹紧力平衡子系统300可采用控制油缸收缩对夹紧块的夹紧力进行调节，张紧力平衡子系统400可采用安装在链条11处的张紧器来调节链条11的张进度。
70.本发明提供的一种注入头系统，通过控制器100对驱动力平衡子系统200、夹紧力平衡子系统300和张紧力平衡子系统400均进行控制，对驱动力平衡子系统200形成闭环反馈，实现两个注入头的指重指轻的最终平衡；对夹紧力平衡子系统300形成闭环反馈，实现各个注入头夹紧压力的最终平衡；对张紧力平衡子系统400形成闭环反馈，实现各个注入头链条11张紧压力的最终平衡。
71.本发明还一种连续油管作业机。该连续油管作业机包括：本发明上述实施例中的注入头组件或注入头系统。
72.本发明还提供一种连续油管作业机，其包括了本发明实施例中的注入头组件或注入头系统，因此，具有如上同样的优势。
73.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种注入头组件，其特征在于，包括：多个注入头，多个注入头串联连接；多个指重指轻传感器，多个所述指重指轻传感器一一对应设置于所述注入头上，用于监测所述注入头的指重指轻；控制器，所述控制器分别与多个所述指重指轻传感器信号连接，用于接收多个所述注入头的指重指轻，并基于多个所述注入头的指重指轻的比较结果对应调节多个所述注入头的驱动力、夹紧力以及链条的张紧力其中的至少一项。2.根据权利要求1所述的注入头组件，其特征在于，多个所述注入头包括：第一注入头；第二注入头，所述第二注入头与所述第一注入头串联连接；多个所述指重指轻传感器包括：第一指重指轻传感器，所述第一指重指轻传感器设于所述第一注入头上，用于监测所述第一注入头的指重指轻；第二指重指轻传感器，所述第二指重指轻传感器设于所述第二注入头上，用于监测所述第二注入头的指重指轻；其中，所述第一指重指轻传感器和所述第二指重指轻传感器分别与所述控制器信号连接。3.根据权利要求1所述的注入头组件，其特征在于，还包括：固定装置，所述固定装置的一端固定在其中一个所述注入头的一端，所述固定装置的另一端适于与相邻的所述注入头的一端固定连接。4.根据权利要求1所述的注入头组件，其特征在于，还包括：连接器，所述连接器设于相邻两个所述注入头之间，所述连接器形成有通孔，所述通孔适于连续油管穿过。5.根据权利要求4所述的注入头组件，其特征在于，还包括：限位套管，所述连接器通过所述限位套管与所述注入头连接，所述限位套管形成有限位孔，所述限位孔适于所述连接器插入连接。6.根据权利要求5所述的注入头组件，其特征在于，所述连接器包括：第一安装座；第一套筒，所述第一套筒固定于所述安装座上，所述第一套筒适于插入临近的所述注入头的一端；第二套筒，所述第二套筒固定于所述安装座上，且位于与所述第一套筒相反的一侧，所述第二套筒适于插入临近的所述注入头的一端。7.根据权利要求6所述的注入头组件，其特征在于，所述限位套管包括：第二安装座，所述第二安装座适于与所述第一安装座卡接；第三套筒，所述第三套筒固定于所述第二安装座上，所述第二套筒适于插入所述第三套筒，并插入临近的所述注入头的一端。8.根据权利要求4至7中任意一项所述的注入头组件，其特征在于，还包括：连接法兰，所述连接器通过所述连接法兰与临近的所述注入头连接。9.一种注入头系统，其特征在于，包括：
权利要求1至8中任意一项所述的注入头组件；驱动力平衡子系统，所述驱动力平衡子系统与所述控制器电控连接，用于调节相应所述注入头的驱动力；夹紧力平衡子系统，所述夹紧力平衡子系统与所述控制器电控连接，用于调节相应所述注入头对连续油管的夹紧力；张紧力平衡子系统，所述张紧力平衡子系统与所述控制器电控连接，用于调节相应所述注入头的链条张紧力。10.一种连续油管作业机，其特征在于，包括：权利要求1至8中任意一项所述的注入头组件或权利要求9所述的注入头系统。

技术总结
本发明涉及连续油管作业技术领域，提供一种注入头组件、注入头系统及连续油管作业机。该注入头组件包括：注入头组件，包括：多个注入头，多个注入头串联连接；多个指重指轻传感器，多个指重指轻传感器一一对应设置于注入头上，用于监测注入头的指重指轻；控制器，控制器分别与多个指重指轻传感器信号连接，用于接收多个注入头的指重指轻，并基于多个注入头的指重指轻的比较结果对应调节多个注入头的驱动力、夹紧力以及链条的张紧力其中的至少一项。本发明不仅将多个注入头串联，通过对注入头的扩容，提高了注入头的提升力范围，还对多个注入头的同步控制和载荷自动分配控制，提高了设备的安全性能。的安全性能。的安全性能。


技术研发人员：纪悦涛 张晋鹏 王永强 程龙 栾富钰 郭俊
受保护的技术使用者：三一能源装备有限公司
技术研发日：2023.06.29
技术公布日：2023/10/8